Диагностирование дизеля по результатам расчетно-экспериментального исследования индикаторной диаграммы в условиях рядовой эксплуатации

• Автор: Маркелов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Е СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО ПАРАМЕТРАМ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Математическое описание тепловыделения в процессе сгорания
1.2. Методы описания процесса горения топлива в цилиндре дизеля
1.3. Способы и проблемы измерения диагностических параметров рабочего процесса поршневых двигателей
1.4. Методики определения технического состояния ДВС по параметрам внутрицилиндровых процессов
2. МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПО ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Метод идентификации неисправностей по параметрам внутрицилиндровых процессов
2.2. Постановка задачи исследования
2.3. Современное представление о кинетике процесса горения и
структуре пламени
2.4. Метод математического моделирования процесса сгорания
предложенный Н.Ф. Разлейцевым
2.5. Математическое моделирование индикаторной диаграммы
дизеля с имитацией дефектов технического состояния
2.5.1. Процесс сжатия
2.5.2. Процесс горения - расширения
2.6. Определение величин погрешности измерений
2.7. Проверка адекватности математического описания внутрицилиндровых процессов
2.7.1. Дизель 449/12,5
2.7.2. Дизель 16ЧН26/26
3 РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ В УСЛОВИЯХ РЯДОВОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. Тенденции развития аппаратурных средств определения индикаторной диаграммы
3.2. Выбор первичного преобразователя давления
3.3. Влияние индикаторного канала

3.4. Прибор для измерения индикаторной диаграммы дизеля в условиях эксплуатации
3.4.1. Методика определения положения ВМТ в опорном 110 цилиндре
3.4.2. Алгоритм работы прибора в процессе измерения экспериментальных данных
3.4.3. Основные направления совершенствования прибора
3.5. Диагностический комплекс «Магистраль» как средство измерения индикаторной диаграммы в условиях эксплуатации
и лаборатории
4. РАСЧЕТНОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННОГО МЕТОДА ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЯ
4.1. Постановка задачи оптимизации
4.1.1. Выбор вектора варьируемых параметров
4.1.2. Обоснование метода оптимизации
4.2. Использование предложенного метода идентификации для оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания
4.2.1. Дизель 449/12,5
4.2.2. Дизель 16ЧН26/26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Вц - цикловая подача топлива, кг/цикл;
Ьи - относительная константа испарения, с'1;
Р - угол отклонения шатуна от оси цилиндра, рад;
До - теоретический коэффициент молекулярного расширения; с - средняя скорость газа в неплотностях, м/с;
С„ - средняя скорость поршня, м/с;
И - диаметр цилиндра, м;
с1к - средний диаметр капель, м;
- массовый заряд рабочего тела, кг;
К - константа испарения, м2/с;
Ми - количество вновь образовавшихся молей рабочего тела;
М - количество молей рабочего тела (воздуха) в начале процесса горения;
тшг - массовая доля воздуха в рабочей смеси;
тт - массовая доля продуктов сгорания в рабочей смеси;
Мшг - молярная масса воздуха, кг/кмоль;
Мка: - молярная масса продуктов сгорания, кг/кмоль;
№ рт - средняя мольная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении, Дж/(кмоль К);
к: - средняя мольная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, Дж/(кмоль К);
/лс^ - средняя мольная теплоемкость отработавших газов при постоянном объеме, Дж/(кмоль К);
п - частота вращения коленчатого вала, мин'1; р - текущее давление в цилиндре, Па;
рк - давление в картере, Па;
Р1Ш - избыточное давление воздуха во впускном рессивере дизеля, Па; раш - атмосферное давление, Па;
р5 - абсолютное давление воздуха во впускном рессивере дизеля, Па; В(<Р)р - расчетная индикаторная диаграмма;
Р{ф)д - опытная индикаторная диаграмма; сЬс
- скорость тепловыделения;

Необходимо отметить, что реально такой процесс может протекать при температурах заряда свыше 800 К, наблюдаемых у современных форсированных двигателей на режимах большой мощности и то в периферийных слоях оболочки факела и межфакельном пространстве, где смесь обеднена. В действительности впрыск топлива на этих режимах работы дизеля не завершается за период индукции, а в 4 - 6 раз продолжительнее. За период задержки воспламенения испаряется менее 10% цикловой порции топлива. Концентрация свободных паров топлива может оказаться недостаточной для быстрого развития диффузионного или однофазного процесса. В этих условиях становится вероятным образование очагов пламени вокруг крупных заторможенных капель, вкрапленных в паровоздушную оболочку факела. Н.Ф. Разлейцев предположил, что при испарении этих капель создаются наиболее благоприятные условия для быстрого развития реакций по схеме многостадийного диффузионного воспламенения. Поскольку таких капель в факеле много, то одновременно возникает множество очагов, поджигающих периферийную паровую оболочку факела и смесь в межфакельном пространстве. Образуется сплошной фронт пламени, проникающий и в глубь факела. Наблюдается быстрое выгорание паров топлива, образовавшихся за период задержки воспламенения, резкий и значительный рост скорости тепловыделения. Этот эффект, называемый автором [101] «тепловым взрывом» приводит к частичному разрушению оболочки топливного факела, что облегчает проникновение пламени во внутренние зоны факела. Сплошной фронт пламени, возникший на этапе «теплового взрыва» распадается на отдельные очаги вокруг локальных скоплений топлива и вокруг паровых оболочек отдельно заторможенных испаряющихся капель. Скопления капельной фазы топлива образуются в ядре факела, его переднем фронте, а при достаточно большой дальнобойности - и вблизи стенок камеры сгорания. Внутри таких местных скоплений топлива температура его паров и концентрация кислорода недоста-